Experiencia en participación de centrales eólicas en esquemas de respuesta a eventos de frecuencia

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Monica Rico Torres
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1 Experiencia en participación de centrales eólicas en esquemas de respuesta a eventos de frecuencia 14 Diciembre 2011 TECHWINDGRID 2011 Madrid - España

2 Agenda 1. Introducción 2. Ejemplos - participación en regulación de frecuencia Reducción automática de generación Estatismo de frecuencia Reserva rodante 3. Caso práctico Sistema insular 4. Conclusiones 2

3 Introducción

Introducción SITUACIÓN ACTUAL Aumento de penetración eólica en sistemas eléctricos Desplazamiento de generación convencional en el despacho Uso de generación eólica en sistemas insulares Desarrollo

4 Introducción SITUACIÓN ACTUAL Aumento de penetración eólica en sistemas eléctricos Desplazamiento de generación convencional en el despacho Uso de generación eólica en sistemas insulares Desarrollo de las prestaciones de control de la generación eólica DEMANDA DE ARTICIACIÓN DE GENERACIÓN EÓLICA EN ASEGURAR LA ESTABILIDAD DE FRECUENCIA Códigos de red requisitos para eólica Tecnólogos desarrollo de herramientas Adaptación de la operación de sistemas 4

5 Introducción articipación de generación eólica en estabilidad de frecuencia ESTABILIDAD: La capacidad de permanecer en equilibrio operativo durante las condiciones normales de operación y de recuperar un equilibrio aceptable tras sufrir una perturbación". [Kundur] CATEGORÍAS Estabilidad angular Estabilidad a pequeña perturbaciones Oscilatoria Estabilidad transitoria Sincronismo Estabilidad de frecuencia Gran perturbación Estabilidad de tensión equeña perturbación articipación de generación eólica Oscilaciones de tren de potencia Operación asíncrona Inercia sintética redicción y despacho Respuesta a huecos de tensión Control de tensión Control de /Q Control de tensión Regulación de frecuencia 5

6 Ejemplos participación en regulación de frecuencia

7 Reducción automática de generación Requisito de control Reducción rápida y controlada de potencia activa a un nivel seguro predefinido Acción de control despachada remotamente por el operador del sistema ante contingencias. Requisito del ejemplo es alcanzar nivel seguro en 10s Ensayo: lanta 20MW Aerogeneradores DFIG 7

8 Estatismo de frecuencia (1) Requisito de control Característica - f ~ regulador de velocidad de generadores convencionales Tiempo de reacción: varía Modalidades: Contribución a sobrefrecuencia Contribución a sobrefrecuencia / subfrecuencia* Contribución a subfrecuencia* om Measurements Operator Settings: Droops, Dead-band, fo, Modes, Enable. Governor Characteristics Wind ower lant active power controls *Operación con reserva rodante Característica de regulación puede ser: Estática o ajustada dinámicamente en tiempo real Simétrica o asimétrica Ejemplo estatismo asimétrico (ROI) 8

9 Estatismo de frecuencia (2) Ensayo Respuesta dinámica de la regulación 1,012 1,01 Frequency [p.u.] 1,008 1,006 1,004 1, Fmeas 1 0, lanta >100MW Aerogeneradores DFIG Time [s] ower [MW] ref meas Modo respuesta sub y sobrefrecuencia (con reserva rodante inicial) Estatismo simétrico 10% Respuesta a sobrefrecuencia 1% Demora inicial < 1,5s Tiempo de respuesta < 2s Time [s] 9

10 Estatismo de frecuencia (3) Ensayo Respuesta dinámica de la regulación 1, Frequency [p.u.] 1,008 1,007 1,006 1,005 1,004 1,003 1,002 Fmeas Time [s] ower [MW] Time [s] ref meas Estatismo simétrico 10% Modo respuesta sub y sobrefrecuencia lanta operando en respuesta a sobrefrecuencia con escalón de -0,5% Demora inicial < 1,5s Tiempo de respuesta < 2s 10

11 Estatismo de frecuencia (4) Ensayo Respuesta dinámica de la regulación 1, Frequency [p.u.] 1,014 1,012 1,01 1,008 1,006 1,004 Fmeas ower [MW] ref meas 1, , Time [s] Time [s] Estatismo simétrico 10% Banda muerta 0.08pu en frecuencia lanta operando en respuesta a sobrefrecuencia, sin reserva rodante Escalón de +1,3% Demora inicial < 1,5s Tiempo de respuesta < 2s 11

12 Estatismo de frecuencia (5) Ensayo Respuesta del actuador Respuesta de aerogenerador individual tipo DFIG Modo respuesta a sobrefrecuencia, sin reserva rodante Estatismo 5,5% Dinámica de regulación propia del control del aerogenerador Regulación del actuador es continua hasta mínimo técnico de producción Regulación a nivel de central combina diferentes acciones de control para conseguir la dinámica requerida y nivel requerido más allá de limitación del actuador Definición de requisitos debe hacerse a nivel de central 12

13 13 Reserva rodante (1) Reducción de potencia máxima Reserva fija Reserva relativa Modos de definición ],... [0.0, (1),, 1 Rated Operator Operator Avail Avail Avail Operator Operator Mode ref = = ],... [0.0, (2),, 0 ) ( 0, 2 MAX Reserve Rated Avail Reserve Rated Rated Avail Reserve Avail Reserve Avail Mode ref = > = 1.0],... [0.0, (3), ) (1, ) (1 3 = > = Reserve Rated Avail Rated Reserve Rated Avail Avail Reserve Mode ref K K K

14 Reserva rodante (2) Ensayo operación con reserva de potencia activa ower [MW] ower [MW] ref meas possible ref meas possible Time [s] Time [s] ower roduction [% of possible] ower reduction [MW below possible] Time [s] Time [s] lanta >100MW Aerogeneradores DFIG Operación a 92% potencia disponible / reserva de 4MW Error máximo instantáneo <3% 14

15 Caso práctico Sistema insular

30% Alta fluctuación de cargas intradiaria (pico 40%) Cómo instalar nueva generación

16 Caso práctico Sistema insular CRETA - Características del sistema Sistema aislado 850MW generación convencional 150MW generación eólica Máximos de penetración eólica entorno al 30% Alta fluctuación de cargas intradiaria (pico 40%) Cómo instalar nueva generación eólica que reduzca dependencia de combustible sin perjudicar la seguridad y calidad del suministro? 16

17 Caso práctico Sistema insular Solución adoptada: mayor participación de eólica en regulación de frecuencia Solución desarrollada conjuntamente entre Vestas y C (operador de la red insular) Aplicada en última central en conectarse Operador del sistema despacha la producción eólica en tiempo real articipación en respuesta a subfrecuencia Reserva rodante f kw Freq control setpoint Active power output External setpoint /11/20 19/11/20 19/11/20 19/11/20 19/11/20 19/11/20 18/11/20 18/11/20 18/11/20 18/11/20 18/11/20 20/11/20 19/11/20 19/11/20 18/11/20 18/11/20 18/11/20 17

18 Conclusiones

19 Conclusiones Generación eólica contribuye a aumentar sostenibilidad y eficiencia del sistema eléctrico Elevada penetración eólica puede afectar a la estabilidad de frecuencia Las centrales eólicas actuales pueden realizar servicios para la gestión de frecuencia de los sistemas a los que se conectan La participación de centrales eólicas en regulación de frecuencia sin perjudicar otros valores que aporta esta generación necesita un análisis de las necesidades y capacidades Es necesario mantener un diálogo abierto entre todos los actores del sector para definir el papel óptimo de la eólica en la regulación de frecuencia 19

Gracias por su atención Ignacio León Alonso ower System Engineer ower lant Engineering, Technology Vestas Mediterranean T +34 913 628 200 M +34 686 651 293 alile@vestas.

20 Gracias por su atención Ignacio León Alonso ower System Engineer ower lant Engineering, Technology Vestas Mediterranean T M alile@vestas.com Copyright Notice The documents are created by Vestas Wind Systems A/S and contain copyrighted material, trademarks, and other proprietary information. All rights reserved. No part of the documents may be reproduced or copied in any form or by any means - such as graphic, electronic, or mechanical, including photocopying, taping, or information storage and retrieval systems without the prior written permission of Vestas Wind Systems A/S. The use of these documents by you, or anyone else authorized by you, is prohibited unless specifically permitted by Vestas Wind Systems A/S. You may not alter or remove any trademark, copyright or other notice from the documents. The documents are provided as is and Vestas Wind Systems A/S shall not have any responsibility or liability whatsoever for the results of use of the documents by you.

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